常用实验动物及其在生物医学研究中的应用 (1).pptx
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1、实验动物实验动物及其在生物医学研究中的应用及其在生物医学研究中的应用医学实验中心医学实验中心用于生物医药科学研究的实验动物种类繁多,其用于生物医药科学研究的实验动物种类繁多,其中常用的有:啮齿目的小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠、长中常用的有:啮齿目的小鼠、大鼠、豚鼠、地鼠、长爪沙鼠、棉鼠等,兔形目的家兔,食肉目的猫、犬、爪沙鼠、棉鼠等,兔形目的家兔,食肉目的猫、犬、雪貂,偶蹄目的猪、羊,灵长目的恒河猴、猩猩、狒雪貂,偶蹄目的猪、羊,灵长目的恒河猴、猩猩、狒狒、绒猴,两栖纲的青蛙、蟾蜍,鸟纲的鸡、鸭、鹅狒、绒猴,两栖纲的青蛙、蟾蜍,鸟纲的鸡、鸭、鹅等。等。虽然非人类灵长目动物与人类在进化与解剖等方虽然非
2、人类灵长目动物与人类在进化与解剖等方面十分接近,是医学科学研究中的理想实验动物,但面十分接近,是医学科学研究中的理想实验动物,但由于其数量有限、繁殖较慢、价格昂贵,所以在使用由于其数量有限、繁殖较慢、价格昂贵,所以在使用中受到一定的限制。中受到一定的限制。本章主要介绍常用的实验动物的生物学特性和解本章主要介绍常用的实验动物的生物学特性和解剖生理特点、应用、常用品种及品系。以利于在应用剖生理特点、应用、常用品种及品系。以利于在应用实验动物时进行正确的选择。实验动物时进行正确的选择。小小 鼠鼠MouseMouse,Mus musculusMus musculus 小鼠属脊椎动物门,哺乳纲,啮齿目,
3、鼠科,小鼠小鼠属脊椎动物门,哺乳纲,啮齿目,鼠科,小鼠属的动物,别名鼷鼠,属的动物,别名鼷鼠,实验用小鼠来源于野生鼷鼠,实验用小鼠来源于野生鼷鼠,经经人们长期选择培育而成。人们长期选择培育而成。具有具有20对染色体和相同数量的对染色体和相同数量的连锁群。连锁群。小鼠来源于中国,最早仅作为宠物来饲养,从小鼠来源于中国,最早仅作为宠物来饲养,从17世世纪开始就用于解剖学研究及其他动物实验中,此后在欧纪开始就用于解剖学研究及其他动物实验中,此后在欧洲小鼠用作被毛毛色遗传性状的研究中。洲小鼠用作被毛毛色遗传性状的研究中。小鼠是小鼠是目前应用最广泛、被研究的最清楚、最深入目前应用最广泛、被研究的最清楚、
4、最深入的实验动物;已育成的品种品系有的实验动物;已育成的品种品系有500多种。是多种。是一般实一般实验室所用实验动物中体格最小、用量最多的实验动物之验室所用实验动物中体格最小、用量最多的实验动物之一,约占全部实验动物用量的一,约占全部实验动物用量的40%80%。一、生物学特性一、生物学特性1、生活习性和体形、生活习性和体形(1).外观、外观、体形、适应性体形、适应性小鼠面部尖突,头呈锥体形,耳耸立呈半圆形,眼睛大。小鼠面部尖突,头呈锥体形,耳耸立呈半圆形,眼睛大。尾尾长约与体长相等,长约与体长相等,尾部覆有短毛和环状角质鳞片尾部覆有短毛和环状角质鳞片。健康小鼠皮毛健康小鼠皮毛光滑紧贴皮肤,四肢
5、匀称,眼睛亮而有神。光滑紧贴皮肤,四肢匀称,眼睛亮而有神。小鼠有多种毛色。小鼠有多种毛色。小鼠是啮齿目实验动物体形中较小的动物,一般雄性大于雌小鼠是啮齿目实验动物体形中较小的动物,一般雄性大于雌性;对环境要求较高,怕热畏寒,不耐饥饿,对外部刺激极为敏性;对环境要求较高,怕热畏寒,不耐饥饿,对外部刺激极为敏感,抵抗力弱。当遇到传染病时往往成群死亡,如果饲料或饮水感,抵抗力弱。当遇到传染病时往往成群死亡,如果饲料或饮水中断常会发生休克。特别怕热,一出汗就易感染疾病而死亡。中断常会发生休克。特别怕热,一出汗就易感染疾病而死亡。小鼠对外界温度的变化,特别对低温非常敏感,由于运输、小鼠对外界温度的变化,
6、特别对低温非常敏感,由于运输、环境改变而导致的低温可很快引起死亡。环境改变而导致的低温可很快引起死亡。(2).喜居光线暗的安静环境,昼伏夜出喜居光线暗的安静环境,昼伏夜出(3).性情温顺,易于饲养管理性情温顺,易于饲养管理小鼠经过长期的人工培育,性情温顺,易于抓捕,不会主动咬人;一般很少相互咬斗,是理想的实验动物。雄性好斗,性成熟的雄鼠放在一起时,易发生互斗并咬伤,但同窝的小鼠离乳后放在同笼内饲养,则不发生互斗。雄鼠分泌的醋酸铵有臭味。当饲养室内有人时,小鼠的活动受到一定的抑制,甚至停止。受惊时,尾巴挺直并猛摇,如强光或噪声刺激可导致哺乳母鼠神经紊乱,发生食仔现象。(4).喜群居喜群居为群居性
7、动物。群饲时,饲料消耗量比单个时多,生长发育也快。群养时雌雄要分开,并不能过为拥挤,否则会抑制生殖能力。群居时,群居优势在雄性中很明显,表现为群体中处于优势者保存胡须,被称为“理发师”,而处于劣势者胡须被拔光。(5).喜欢啃咬喜欢啃咬小鼠是典型的啮齿类动物,门齿终生生长。小鼠有啃咬习惯,以此来磨损门齿并保持其长短的恒定。2.生理学特性生理学特性(1).生长发育生长发育刚出生时体重约为1.5g,1月龄时为1219g,1.52月龄时可达2039g。新生仔鼠赤裸无毛,皮肤肉红,两眼不睁,耳廓和皮肤粘连,头大尾短,出生后即可发出声音,有触、嗅、味觉。生后12h即可吃奶,3日龄时脐带脱落,皮肤转为白色,
8、开始长毛,45日龄时两耳张开,1周后能爬行,被毛逐渐浓密,8日龄长出下门齿,10日龄后有听觉,12日龄开眼,14日龄长出上门齿,1315日龄可从窝内爬出,开始活动和觅食、饮水,3周龄左右即可独立生活,故一般3周可断奶别离,4周龄时雌鼠阴腔张开,5周龄时雄鼠睾丸降落至阴囊,开始生成精子。成年小鼠体重随品系不同略有差异,体重范围在1845g。一般雄鼠比雌鼠体重增长快;一般小鼠比近交系小一般雄鼠比雌鼠体重增长快;一般小鼠比近交系小鼠生长快。实际上小鼠生长发育的快慢与品系、营养、环境、带鼠生长快。实际上小鼠生长发育的快慢与品系、营养、环境、带仔数的多少,哺乳能力和生产胎次有密切关系。仔数的多少,哺乳能
9、力和生产胎次有密切关系。(2).生殖生理生殖生理小鼠发育迅速,性成熟早。67周龄时性成熟;体成熟,雄鼠为7080日龄,雌鼠为6575日龄。小鼠一年四季均有性活动,性周期明显,为45d,一般在发情后23h即可排卵,性活动一般分为发情前期、发情期、发情后期和发情休息期。性周期各阶段的特征,可用阴道分泌物涂片和组织学检查加以区分。精囊、前列腺、尿道球腺等生殖器官具有分泌精液的功能,这些分泌物是推动精子前进的必要条件,并在雌鼠阴道和子宫颈中凝固,形成阴道栓。小鼠为“Y”型双角子宫。妊娠期为20d左右,哺乳期为2022d,每胎产仔615只,年可产69胎。雌鼠性周期在同笼雌鼠密度过大时可延长甚至被抑制,在
10、有雄鼠存在时可恢复甚至缩短,这种现象称为whitten反响。雌鼠还有产后发情的特点。小鼠性活动可维持1年左右,作为种鼠使用时间一般为68个月。(3).消化消化小鼠的颌下腺仅能分泌一种类型的唾液浆液性粘液。小鼠食管衬以厚的角质化鳞状上皮,邻近食道的胃粘膜也是角化的,靠近幽门的区域为腺体区,无论胃内有无食物,胃腺都持续分泌。(4).营养、水代谢营养、水代谢小鼠对蛋白质的要求较高,一般为饲料营养比例的20%以上。对维生素E缺乏敏感,体内自身可合成维生素C。小鼠体表蒸发面与整个身体相比所占比例比其它动物大,水分在体内的周转期比其它哺乳动物快。小鼠对环境温度的波动有明显反响,对寒冷的应答为不发抖性产热。
11、没有汗腺,也不能加大喘气量,唾液分泌能力有限,不易散热,环境温度升高则体温也随着升高,而且体温调节不稳定。(5).呼吸、心率与血压呼吸、心率与血压小鼠代谢率高、耗氧量大,在静止状态下,每小时每克体重约耗氧3.5mL。为了适应如此高的代谢率,小鼠具有高的肺泡氧分压、呼吸频率、红细胞总数、血红蛋白浓度、碳酸脱氢酶浓度、血氧浓度及血糖浓度等。(6).泌尿泌尿小鼠每次排尿仅12滴,且是高度浓缩的,小鼠能将尿浓缩到4300mOsm/L,而人类最大限度为1160mOsm/L。小鼠正常情况下,其尿液中含有大量的蛋白质,还常排出氨基乙磺酸(牛胆碱Taurine)和肌氨酸酐,禁食小鼠的肌氨酸酐与肌氨酸的比率为1
12、:1.4,排出的尿囊素比尿酸多,但没有色氨酸。(7).血液学指标血液学指标小鼠的血液量约占其体重的1/5,易发生贫血。幼年小鼠的红细胞略小于成年小鼠。3.解剖学特点解剖学特点小鼠的骨骼小鼠的骨骼分为中轴骨骼和四肢骨骼两大局部,中轴骨骼包分为中轴骨骼和四肢骨骼两大局部,中轴骨骼包括头骨、脊柱、肋骨和胸骨;四肢骨骼包括肩、前肢骨、腰带和括头骨、脊柱、肋骨和胸骨;四肢骨骼包括肩、前肢骨、腰带和后肢骨。后肢骨。小鼠的小鼠的下颌骨是遗传力极高的性状下颌骨是遗传力极高的性状,由某些多态性位点决定,由某些多态性位点决定,其形态有品系特征,各近交系小鼠下颌骨形态和大小有显著差异。其形态有品系特征,各近交系小鼠
13、下颌骨形态和大小有显著差异。50 日龄后小鼠下颌骨的形态和大小几乎不再变化。下颌骨分析日龄后小鼠下颌骨的形态和大小几乎不再变化。下颌骨分析是一种定量技术,主要对大、小鼠右侧下颌骨形态做比照性检查。是一种定量技术,主要对大、小鼠右侧下颌骨形态做比照性检查。小鼠齿式为:1003/1003=16。上下颌相同,各有2个门齿和6个臼齿,门齿终生不断生长,故需经常啃咬有一定硬度的食物等,以使磨损的门齿维持适当的长度,这是啮齿类动物的特性,需要经常磨牙,故在饲养过程中应注意。小鼠喜食香脆,有一定硬度的食物。小鼠胃为单室,分为前胃和腺胃,有嵴分隔,前胃为食管的延伸膨大局部,胃容量小,约1.01.5mL,消化功
14、能较差,不耐饥饿,胃底及脾门处淡红色,不规则,似脂肪细胞。盲肠较短,呈“U”形,有蚓状突。小鼠肠道较短,盲肠不兴旺。小鼠的消化腺有唾液腺3对(耳下腺、颌下腺和舌下腺)、肝脏分4叶(中叶、左叶、尾叶和右叶。肝脏是最大的腺体,具有分泌胆汁、调节血糖、储存肝糖、中和毒物等功能。胰腺分泌胰液。肺由5叶组成,右肺4叶(上、中、下和心后叶),左肺为1整叶,但在左肺上有1条不太深的沟,因此左肺不是完全的整叶。气管由15个白色环状软骨环组成,气管及支气管腺不兴旺,不适于作慢性支气管炎模型及去痰平喘药的疗效实验。肾脏位于背壁两侧,右肾稍高,肾脏呈赤褐色蚕豆状。雌鼠生殖器官包括卵巢、输卵管、子宫、阴道、阴蒂腺及乳
15、腺等。卵巢1对,在肾脏下方,呈小球状,外表凹凸不平,具有产生卵子和分泌雌激素的功能。输卵管由不规则的弯曲管组成,前端呈漏斗状,喇叭口朝着卵巢,末端接子宫。子宫呈“Y”字形,左右子宫角在膀胱背侧集合成子宫体,其前部以中隔分成两局部,后部中隔消失,逐渐形成子宫颈,开口于阴道。小鼠乳腺极为兴旺,有5对,其中3对位于胸部,可连续到背部和颈部。腹部有2对。雄鼠生殖器官包括睾丸、附睾、输精管、凝固腺、前列腺、贮精囊等。睾丸1对,呈椭圆形,淡红色,未成熟时位于膀胱附近,成熟后降入阴囊内,其外表被纤维性结缔组织包被,内部由无数曲精细管和间质组织组成。睾丸的功能是产生精子。附睾是分布在睾丸上的不规则管道,由头、
16、体、尾3局部组成,是储存、浓缩精液的地方。输精管自附睾尾发出,进入腹腔内,通过输尿管上方及膀胱反面,左右会合后开口于尿道基部。前列腺位于精囊内侧,分背、腹2叶,背叶位于尿道背侧,腹叶位于尿道腹侧。储精囊位于膀胱附近,呈倒八字形。4.遗传学特性遗传学特性 目前,小鼠是遗传学背景知识研究最详尽的动物之一,研究目前,小鼠是遗传学背景知识研究最详尽的动物之一,研究的最为充分的是组织相容性复合体、毛色基因等。的最为充分的是组织相容性复合体、毛色基因等。小鼠有小鼠有 20 对染色体和相同数量的连锁群。推测小鼠共有对染色体和相同数量的连锁群。推测小鼠共有 3 万多个结构基因,已查明定位的仅有万多个结构基因,
17、已查明定位的仅有 648 个。个。小鼠的毛色变化多种多样,其遗传学根底已研究得比较清楚。小鼠的毛色变化多种多样,其遗传学根底已研究得比较清楚。因此毛色常作为小鼠遗传学分析中的遗传标记和品系鉴定的依据因此毛色常作为小鼠遗传学分析中的遗传标记和品系鉴定的依据之一。毛色基因主要受之一。毛色基因主要受 C-c、A-a、B-b 3 个基因位点支配,个基因位点支配,英文字母为大写时表示显性,小写为隐性,当基因型是英文字母为大写时表示显性,小写为隐性,当基因型是 CC 或或 Cc 时,则小鼠被毛是有色的。时,则小鼠被毛是有色的。小鼠的遗传性疾病小鼠的遗传性疾病 小鼠黑色素病,即小鼠黑色素病,即 Chedia
18、k-Higashi 综合征,为自发性综合征,为自发性遗传病,与人相似;还有白化病、家族性肥胖、遗传性贫血、系遗传病,与人相似;还有白化病、家族性肥胖、遗传性贫血、系统性红斑狼疮、尿崩症、肌肉萎缩症、侏儒症、糖尿症、骨骼硬统性红斑狼疮、尿崩症、肌肉萎缩症、侏儒症、糖尿症、骨骼硬化症、白内障等,适宜遗传性疾病研究。化症、白内障等,适宜遗传性疾病研究。二、二、小鼠在生物医学研究中的应用小鼠在生物医学研究中的应用 1.药物研究药物研究药物毒性和平安评价实验药物毒性和平安评价实验各种药物的筛选性实验各种药物的筛选性实验生物效应测定和药物的效价比较实验生物效应测定和药物的效价比较实验药效学研究药效学研究2
19、.肿瘤学研究肿瘤学研究肿瘤实验研究肿瘤实验研究人体肿瘤研究人体肿瘤研究动物移植性肿瘤研究动物移植性肿瘤研究 如常选用昆明种封闭群小鼠做如常选用昆明种封闭群小鼠做 S180(肉瘤)、(肉瘤)、H22(肝癌)、(肝癌)、S37(乳腺癌)等肿瘤接种和移植实验。(乳腺癌)等肿瘤接种和移植实验。肿瘤遗传学研究肿瘤遗传学研究3.微生物微生物学研究学研究4.遗传学和遗传学疾病研究遗传学和遗传学疾病研究5.方案生育研究方案生育研究6.内分泌疾病的研究内分泌疾病的研究 如肾上腺皮质肥大造成肾上腺皮质功能亢进,发生类似人类如肾上腺皮质肥大造成肾上腺皮质功能亢进,发生类似人类柯兴综合征,肾上腺淀粉样变性造成肾上腺激
20、素分泌缺乏可引致柯兴综合征,肾上腺淀粉样变性造成肾上腺激素分泌缺乏可引致 Addison 病病症。病病症。7.老老年病学研究年病学研究8.免疫学研究免疫学研究9.其他其他 小鼠小鼠无呕吐反响,不宜作呕吐实验。小鼠没有汗腺,体温调无呕吐反响,不宜作呕吐实验。小鼠没有汗腺,体温调节不稳定,在选择应用时应注意回避。小鼠不易形成动脉粥样硬节不稳定,在选择应用时应注意回避。小鼠不易形成动脉粥样硬化,故不宜作此类实验。化,故不宜作此类实验。另外,烧伤、冻伤、放射病、肝硬化、胰腺炎等疾病模型均另外,烧伤、冻伤、放射病、肝硬化、胰腺炎等疾病模型均可用小鼠来复制。可用小鼠来复制。三、常用品种及特点三、常用品种及
21、特点远远 交交 群群毛色白化。适应性强,体格健壮,繁殖力强,生长速度快,实验重复性较好,雌鼠自发性畸胎瘤和管状腺瘤发病率为 0%1.0%,是国际通用的封闭群小鼠,ICR/JCL 小鼠是进行免疫药物筛选,复制免疫学疾病病理模型较常用的实验动物。也是良好的血液学实验用动物。1926 年美国 Rockfeller 研究所从瑞士引入白化小鼠培育成瑞士种小鼠。毛色白化,毛色基因为 aabbcc。适应性强,抗病力强,繁殖力高,受孕率在 98%以上,产仔平均为 9 只以上。常见的自发肿瘤为乳腺癌,发病率约 25%。广泛应用于教学,生殖生理、肿瘤、毒理、药理、免疫和微生物的科研工作以及药品、生物制品的制造和鉴
22、定工作。KM美国国立卫生研究所培育成的,即 N:NIH.SW。毛色白化,适应性强,体格健壮,雄性好斗易致伤,繁殖力强,产仔成活率高,容易饲养繁殖。2 月龄时体重与昆明种小鼠相似,免疫反应的敏感性比 KM 强,是国际上通用的实验动物,是某些生物制品检定实验的法定动物。NIH起源于 Webster 小鼠。毛色白化。适应性强,繁殖力强,体格健壮,2 月龄时体重与昆明种小鼠相似,对放射性物质感受性强等特点,适用于辐射损伤研究,也可用作检测小鼠迟发型超敏反应的足垫肿胀等试验。CFW(LACA)ICR昆明种小鼠(昆明种小鼠(KM)ICR白化白化近交系近交系突变系突变系视网膜退化突变鼠视网膜退化突变鼠无无胸
23、腺胸腺裸鼠裸鼠无脾突变鼠无脾突变鼠无毛鼠无毛鼠侏儒侏儒症小鼠症小鼠糖尿病小鼠糖尿病小鼠肥胖症鼠肥胖症鼠骨骼骨骼硬化症鼠硬化症鼠白内障突变鼠白内障突变鼠肌萎缩症小鼠或肌萎缩症小鼠或肌失营养症小鼠肌失营养症小鼠近交系近交系黑色黑色近交系近交系野生色野生色近交系近交系浅黑色浅黑色(灰色、淡灰色、淡棕色棕色)近交系近交系 棕色棕色(深褐色深褐色)近交系近交系白化近交系白化近交系 毛色基因为 aabbcc。80%繁殖母鼠患乳腺癌。肝脏 葡萄糖醛酸酶活性很低;血压较低;肾上腺贮藏的脂酯较多。年轻鼠易引起中度听觉性痉挛发作;对 X 射线高度敏感。缺乏补体 C5;对麻疹病毒高度敏感。老年鼠多有肾脏病变,有时发
24、生心脏病。A 系系毛色基因为 aaBBcc。60%90%患有自发性淋巴细胞性白血病;其血液内过氧化氢酶活性高,肾上腺贮藏的脂酯较少;缺乏补体 C5,容易诱发免疫耐受性。AKR 系系 毛色基因为 AAbbcc。易患肺炎,自发性乳腺肿瘤较少见,如饲喂带有乳汁因子的饲料时可诱发乳腺肿瘤。血压较高,对 X 射线极为敏感。多数于 6 月龄前出现免疫球蛋白过多症,腹腔注射矿物油后可引起浆细胞瘤。易发生呼吸道感染,尤其对仙台病毒较为易感;并且对葡萄球菌、鼠麻疯分枝杆菌和鼠痘病毒敏感。BALB/c 系系中国医学科学院实验医学研究于 1955 年育成。肿瘤的自发率低。C1SMMC/C 系系第二 医大学于 198
25、5 育成。白细胞总数较低,血清葡萄糖、SGOT、SGPT 的低于国外报道。对约氏疟原虫敏感。津白系津白系津白 1 号,TA1;津白 2 号,TA2;天津医学院于 1955 年和 1963 年育成。前者肿瘤自发率低,而后者为高乳腺癌小鼠。AMMS/1 系系 事医学科学院于 1974 年育成。对炭疽杆菌弱毒株致死性试验敏感,对骨骼多向性造血干细胞测定比较规律。LZBP/1 系系兰州生物制品研究育成。对出血热病毒、炭疽弱毒菌苗和痢疾菌苗敏感,对狂犬疫苗的敏感性与 KM 相似。黑色近交系黑色近交系C57BL/6 NZB 系系 1921年由 C.C Little 选育成,其毛色基因为 aaBBCC。初生
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